陳俊芳,蘇同君

(中國(guó)石油化工股份有限公司石家莊煉化分公司，河北 石家莊 050099)

某公司2.2 Mt/a流化催化裂化裝置配套建設(shè)的煙氣脫硫脫硝裝置主要包括電除塵系統(tǒng)、煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)和化肥制備系統(tǒng)等。裝置采用濕式氨法煙氣脫硫工藝，其工藝流程為：煙氣經(jīng)電除塵器除塵、煙道噴水降溫后進(jìn)入煙氣脫硫脫硝吸收塔；在吸收塔內(nèi)，漿液中的氨水與煙氣中的SOx和NOx反應(yīng)生成(NH4)2SO4和NH4NO3鹽液；在化肥制備單元，鹽液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、增稠、離心分離和干燥后得到(NH4)2SO4和NH4NO3的混合化肥。

吸收塔內(nèi)介質(zhì)環(huán)境惡劣，在噴淋液與煙氣逆流接觸的塔壁和內(nèi)件等部位容易發(fā)生腐蝕泄漏[1-2]。吸收塔塔體原材質(zhì)為Q345R+316L復(fù)合鋼板，2015年1月吸收塔隨裝置開(kāi)工投入使用。2016年4月，塔體發(fā)生多處穿孔泄漏，采用貼板補(bǔ)焊的方法對(duì)其進(jìn)行處理。2017年，對(duì)吸收塔進(jìn)行改造，將中段筒體及內(nèi)件改為Q345R材質(zhì)，并采用環(huán)氧涂層進(jìn)行防腐。2018年3月，中段筒體及內(nèi)件發(fā)生嚴(yán)重穿孔泄漏，采用貼板補(bǔ)焊并噴涂環(huán)氧涂層的方式對(duì)其進(jìn)行防腐。2019年5月至6月，吸收塔筒體又多次出現(xiàn)穿孔泄漏，采取外壁粘接鋼板補(bǔ)強(qiáng)的方式對(duì)其進(jìn)行處理。

1 吸收塔筒體腐蝕機(jī)理

1.2 Cl-導(dǎo)致的腐蝕

對(duì)吸收塔內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)水和沖洗操作時(shí)，會(huì)將Cl-帶入系統(tǒng)，由于水是循環(huán)利用的，導(dǎo)致Cl-在系統(tǒng)內(nèi)部不斷累積，其濃度不斷提高，加速金屬腐蝕。

1.3 沖刷腐蝕

在塔內(nèi)氣液兩相交匯處，由于氣液兩相分布不均勻產(chǎn)生湍流，對(duì)塔壁及內(nèi)件造成沖刷腐蝕[3]。

2 第一次泄漏原因分析及處理

2.1 泄漏情況及原因分析

2016年4月塔體出現(xiàn)兩處泄漏點(diǎn)，均位于塔底液面附近，即在氣液兩相交匯區(qū)域。停工后檢查發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)壁存在大量腐蝕穿孔點(diǎn)，其形貌見(jiàn)圖1。在塔壁泄漏處的復(fù)合鋼板上切割取樣進(jìn)行檢測(cè)，其分析結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出：復(fù)合鋼板堆焊層中Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.05%，遠(yuǎn)低于316L材料標(biāo)準(zhǔn)值；過(guò)渡層中Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 13.91%,Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.72%,Mo質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.71%，遠(yuǎn)低于A042材料標(biāo)準(zhǔn)值。

表1 復(fù)合鋼板材質(zhì)分析檢測(cè)結(jié)果 w,%

圖1 塔壁腐蝕穿孔形貌

調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，Q345R+316L復(fù)合鋼板制造時(shí)采用爆炸復(fù)合的工藝，發(fā)生腐蝕穿孔的部位均位于起爆點(diǎn)缺陷處，制造廠曾對(duì)這些起爆點(diǎn)缺陷部位進(jìn)行堆焊修補(bǔ)。在缺陷部位堆焊層中Cr和Mo含量接近標(biāo)準(zhǔn)值下限，而Ni含量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值，嚴(yán)重影響材料的耐蝕性能；在過(guò)渡層中，與標(biāo)準(zhǔn)要求的含量相比，Cr，Ni和Mo等耐蝕元素的含量普遍偏低，造成該區(qū)域耐蝕性能下降，加速了堆焊區(qū)域的腐蝕。

2.2 缺陷處理情況

(1)對(duì)于兩處已切割做分析的塔壁板部位，用厚度為23 mm的316L鋼板加工成與切除部位大小一致的塔壁板，與塔體進(jìn)行對(duì)接焊。

(2)對(duì)于塔壁腐蝕穿孔的部位，根據(jù)缺陷部位的不同情況，分別進(jìn)行處理，處理情況見(jiàn)圖2。

圖2 塔壁缺陷部位處理情況

當(dāng)復(fù)層漏點(diǎn)面積小于基層腐蝕面積時(shí)，先對(duì)基層腐蝕部位進(jìn)行清理直至復(fù)層露出;然后對(duì)復(fù)層漏點(diǎn)進(jìn)行清理并留出坡口；再采用氬弧焊對(duì)復(fù)層進(jìn)行焊接。焊接時(shí)選用316L焊材，焊接后進(jìn)行滲透檢測(cè)，基層焊接選用A042焊材，采用多層多道焊接方法進(jìn)行焊接，使焊材填滿焊縫，等焊縫降溫后消除應(yīng)力，并將焊縫磨光后進(jìn)行滲透檢測(cè)，以保證焊接質(zhì)量。

當(dāng)復(fù)層與基層的漏點(diǎn)大小相等時(shí)，先對(duì)基層腐蝕部位進(jìn)行清理直至復(fù)層露出;再對(duì)復(fù)層漏點(diǎn)部位進(jìn)行打磨，并預(yù)留坡口；然后用厚度為 8 mm 的316L鋼板堵塞孔洞，保證其表面與復(fù)層齊平或略高于復(fù)層。采用氬弧焊進(jìn)行焊接，焊接后進(jìn)行滲透檢測(cè)，檢測(cè)合格之后方可進(jìn)行后續(xù)堵漏操作。

(3)對(duì)于復(fù)層腐蝕輕微，未影響到基層的塔壁部位，采用厚度為6 mm的316L鋼板進(jìn)行貼焊。貼焊時(shí)在原缺陷堆焊層的邊界上向外擴(kuò)展100 mm，貼焊鋼板弧度應(yīng)與塔體弧度保持一致，塔壁貼焊情況見(jiàn)圖3。

圖3 塔壁貼焊情況

(4)對(duì)于吸收塔入口水平煙道與塔體連接處焊縫下端出現(xiàn)腐蝕減薄的部位，在復(fù)層表面新增NS142鎳基合金板進(jìn)行貼焊，其貼焊情況見(jiàn)圖4。

圖4 煙道與塔體連接處貼焊情況

3 第二次泄漏原因分析及處理

3.1 泄漏情況及原因分析

2017年裝置檢修期間，對(duì)吸收塔進(jìn)行改造，將中段筒體材質(zhì)更換為Q345R材質(zhì)，在筒體內(nèi)壁和支撐梁等部位采用環(huán)氧涂層進(jìn)行防腐。2018年3月19日，檢查發(fā)現(xiàn)吸收塔中段筒體存在漏點(diǎn),濃縮段塔壁腐蝕減薄，吸收段受液盤腐蝕穿孔，其形貌見(jiàn)圖5。發(fā)生穿孔泄漏和腐蝕減薄的部位均位于塔內(nèi)噴淋液與煙氣逆流接觸區(qū)域，分析認(rèn)為：在氣液兩相逆流接觸部位，防腐涂層因沖刷腐蝕而發(fā)生破壞，最終導(dǎo)致腐蝕泄漏；另外，由于塔內(nèi)件較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且塔內(nèi)操作空間較小，因而防腐涂層施工不便，容易在涂層表面產(chǎn)生較多的微小缺陷,腐蝕性離子在涂層缺陷區(qū)域富集，最終導(dǎo)致涂層失效。

圖5 吸收段受液盤腐蝕穿孔

3.2 缺陷處理情況

(1)對(duì)于塔壁存在腐蝕缺陷的部位，將其打磨干凈直至露出本體，并采用厚度為6 mm的316L鋼板進(jìn)行貼焊。貼焊時(shí)在缺陷部位的邊界上向外擴(kuò)展100 mm，貼焊鋼板弧度應(yīng)與塔體弧度保持一致。貼焊后經(jīng)滲透檢測(cè)合格方可重新噴涂防腐涂層。塔壁貼焊情況見(jiàn)圖6。

圖6 塔壁貼焊情況

(2)對(duì)于受液盤發(fā)生大面積腐蝕脫落的部位，將缺陷部位鋼板割除,并對(duì)該部位進(jìn)行打磨，然后采用厚度為6 mm的316L鋼板封堵孔洞，采用氬弧焊進(jìn)行焊接，焊接后經(jīng)滲透檢測(cè)合格方可重新噴涂防腐涂層。受液盤缺陷處理情況見(jiàn)圖7。

圖7 受液盤缺陷處理情況

4 第三次泄漏原因分析及處理

4.1 泄漏情況及原因分析

2019年5月至6月，在吸收塔中段筒體部位先后出現(xiàn)4個(gè)漏點(diǎn)(見(jiàn)圖8)，漏點(diǎn)位置均處于濃縮段噴淋液與煙氣逆流接觸區(qū)域，分析認(rèn)為：在氣液兩相逆流接觸部位，防腐涂層因遭受高流速介質(zhì)的沖刷而發(fā)生破壞，最終導(dǎo)致腐蝕泄漏。

圖8 筒體漏點(diǎn)

4.2 缺陷處理情況

先對(duì)筒體漏點(diǎn)進(jìn)行帶壓堵漏處理，再對(duì)漏點(diǎn)邊緣進(jìn)行測(cè)厚排查，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)周圍區(qū)域存在局部減薄，減薄區(qū)域最薄處壁厚為5.7 mm。為避免吸收塔失穩(wěn)，采用粘貼鋼板的方式對(duì)筒體漏點(diǎn)部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)情況見(jiàn)圖9。

圖9 筒體粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)情況

4.3 脈沖渦流檢測(cè)

2020年3月，對(duì)吸收塔中段筒體部位進(jìn)行脈沖渦流檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖10。

圖10 脈沖渦流檢測(cè)結(jié)果

從圖10可以看出，筒體壁板存在明顯減薄區(qū)域。結(jié)合超聲測(cè)厚檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：人孔上部存在兩處明顯減薄區(qū)域，其中一處減薄區(qū)域面積約為150 mm×250 mm，位于人孔上方100 mm處，其最小壁厚為9.67 mm；另一處減薄區(qū)域面積約為100 mm×150 mm，位于人孔上方400 mm處，其最小壁厚為18.80 mm。采用粘貼鋼板的方法對(duì)這兩處減薄區(qū)域也進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

在流化催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)中，吸收塔內(nèi)部工作環(huán)境十分復(fù)雜，在塔內(nèi)氣液兩相交匯處容易發(fā)生腐蝕泄漏。在煙氣脫硫脫硝吸收塔的防腐蝕過(guò)程中，要通過(guò)有效的檢測(cè)手段及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)腐蝕問(wèn)題；要積累維修經(jīng)驗(yàn)，采取快捷穩(wěn)妥的維修方法做好設(shè)備預(yù)防性維修；要從設(shè)計(jì)、選材和施工等各方面進(jìn)行考慮，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，改善設(shè)備防腐狀況，保障裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。